CN201610428U - 应变连续可调的细胞拉伸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应变连续可调的细胞拉伸装置，包括机架和安装于机架一端的电机，机架另一端固定设置挡板，沿机架纵向设置导轨，与导轨滑动配合设置滑板，滑板和挡板之间设置至少一个弹性基体，弹性基体一端与滑板连接，另一端与挡板连接；电机的转轴沿周向固定配合设置偏心距可调的曲柄机构；曲柄机构的往复运动动力输出端与滑板沿机架纵向固定配合；电机通过曲柄机构可带动弹性基体作拉伸运动，调节滑槽中滑臂的位置，可改变曲柄机构偏心距，进而改变弹性基体的拉伸形变量，使黏附于弹性基体底膜的细胞受到均匀的被动牵拉，可同时对多种不同细胞实现拉伸时间、频率、应变连续可调的静态或周期性力学加载。

Description

应变连续可调的细胞拉伸装置

技术领域

本实用新型涉及一种细胞力学加载装置，特别涉及一种应变连续可调的细胞拉伸装置。

背景技术

随着生物力学和组织工程的发展，细胞力学已经成为生物医学研究的热点。对体外培养细胞力学加载不仅能排除体内细胞力学实验难以区别力学因素和其它因素对细胞的作用，而且还能模拟体内应力作用下细胞及三维支架中细胞的力学响应及生长分化功能的影响是细胞力学研究的重要方法。

目前体外细胞力学加载的诸多方法中，基底形变加载技术以弹性膜为基底，通过机械拉伸或利用气、液压力引起弹性基底形变，使附着于基底的细胞被动拉伸，符合体内多数细胞或组织工程支架中细胞受力特点，无实用周期限制，是一种较为理想的实验装置。在现有的基底形变加载装置中，如公开号为CN200999244Y中国专利，披露了一种细胞基底单轴拉伸装置，虽然能对矩形基底膜实施动/静态机械拉伸，但基底膜形变量是固定的，也即是不能模拟体内细胞对不同大小应力的响应，而且将已黏附有细胞的弹性基底薄膜固定到装置上操作困难，易损伤细胞。

又如美国专利US5348879(A)以及中国专利CN101092595A披露的基底形变加载装置中的弹性膜是周围固定，通过弹性膜下面的面积固定的机械顶板上下移动来改变弹性膜拉伸形变。这种方式的缺点是膜的受力不均，致使细胞受力不均，特别是在弧形顶板没有完全接触弹性膜的时候，只有膜中间受力。

因此，需要一种细胞力学加载装置，既便于细胞培养加载，又可方便连续地调节弹性膜拉伸形变，使细胞在工作过程中受力均匀，运行平稳可靠，重复性好，维护方便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种应变连续可调的细胞拉伸装置，既便于细胞培养加载，又可方便连续地调节弹性膜拉伸形变，使细胞在工作过程中受力均匀，运行平稳可靠，重复性好，维护方便。

本实用新型的应变连续可调的细胞拉伸装置，包括机架和安装于机架一端的电机，机架另一端固定设置挡板，沿机架纵向设置导轨，与导轨滑动配合设置滑板，所述滑板和挡板之间设置至少一个弹性基体，弹性基体一端与滑板连接，另一端与挡板连接；所述电机的转轴沿周向固定配合设置滑槽座，滑槽座上设置有滑槽，与滑槽滑动配合设置滑臂，形成偏心距可调的曲柄机构，滑臂上设置锁紧装置；所述曲柄机构的往复运动动力输出端与滑板沿机架纵向固定配合。

进一步，所述滑臂设置有轴向通孔，通孔内圆设置内螺纹，所述锁紧装置为内套于滑臂的旋杆，旋杆外表面设置外螺纹与通孔的内螺纹配合，旋杆尾端为凸台结构；

进一步，滑板与挡板之间沿纵向设置复位弹簧，所述动力输出端为顶杆，顶杆两端相互垂直构成L形结构，其水平端与滑板沿纵向固定配合，其竖直端与旋杆垂直并在复位弹簧预紧力作用下紧贴旋杆，与旋杆构成曲柄顶杆机构；

进一步，所述旋杆与L形推杆的接触部沿周向固定配合设置轴承；

进一步，所述动力输出端为连杆，连杆一端与旋杆铰接，另一端与滑板铰接并与旋杆构成曲柄连杆机构；

进一步，所述滑槽上沿滑动方向设置有刻度线；

进一步，所述弹性基体为弹性硅胶细胞培养腔；

进一步，还包括控制器和驱动器，控制器、驱动器和电机依次电连接；

进一步，所述控制器为计算机、单片机或可编程控制器；

进一步，所述电机为步进电机。

本实用新型的有益效果：电机通过曲柄机构可带动弹性基体作拉伸运动，调节滑臂在滑槽上的位置，可改变曲柄机构偏心距，进而改变弹性基体的拉伸形变量，使黏附于弹性基体底膜的细胞受到均匀的被动牵拉，可同时对多种不同细胞实现拉伸时间、频率、应变连续可调的静态或周期性力学加载。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型结构的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图1的B-B向剖视图；

图4为图1的C-C向剖视图；

图5为本实用新型另一种结构的示意图；

图6为图5的D-D向剖视图。

具体实施方式

图1为本实用新型结构的结构示意图，图2为图1的A-A向剖视图，图3为图1的B-B向剖视图，图4为图1的C-C向剖视图；如图所示：本实施例的应变连续可调的细胞拉伸装置，包括机架1和安装于机架1一端的电机2，机架1另一端固定设置挡板3，沿机架纵向设置导轨4，导轨4为纵向设置的两根金属杆，所述纵向指图1的上下方向，与导轨4滑动配合设置滑板5，当然，导轨可用滑槽进行等同替换，同样可以实现本实用新型的目的，所述滑板5和挡板3之间设置四个弹性基体，可同时对多组细胞进行加载，当然，弹性基体也可根据实际需要设置一个或多个，弹性基体可以采用弹性膜或者其他任何适于细胞生长的弹性材料，弹性基体一端与滑板5套接，另一端与挡板3套接；所述电机2的转轴沿周向固定配合设置滑槽座7，滑槽座7上设置有滑槽，与滑槽滑动配合设置滑臂8，滑槽座在电机带动下自转，滑臂绕电机转轴轴线公转，形成偏心距可调的曲柄机构，滑臂8上还设置锁紧装置，可将滑臂锁紧，不发生相对滑动；所述曲柄机构的往复运动动力输出端与滑板5沿机架1纵向固定配合，可驱动滑板沿机架纵向往复运动。

本实施例中，所述滑臂8设置有轴向通孔，通孔内圆设置内螺纹，所述锁紧装置为内套于滑臂8的旋杆9，旋杆9外表面设置外螺纹与通孔的内螺纹配合，旋杆9尾端为凸台结构，通过旋转旋杆，使凸台结构压紧滑槽底部，依靠凸台端面与滑槽底部之间的摩擦力起到锁紧滑臂的作用。

本实施例中，滑板5与挡板3之间沿纵向设置复位弹簧10，所述动力输出端为顶杆11，顶杆11两端相互垂直构成L形结构，其水平端与滑板5沿纵向固定配合，本实施例中将顶杆通过螺钉固定在滑板上，其竖直端与旋杆9垂直并在复位弹簧10预紧力作用下紧贴旋杆9，与旋杆9构成曲柄顶杆机构，如图1所示，采用旋杆设置在顶杆前方的方式，那么复位弹簧需要使用拉簧，反之，如旋杆设置在顶杆后方，复位弹簧需要使用压簧。

本实施例中，所述旋杆9与顶杆11的接触部沿周向固定配合设置轴承13，使轴承与顶杆形成滚动副，减少碰撞和摩擦，提高装置运行的稳定性，还可以在轴承外套设置橡皮，进一步减少碰撞。

当然，本实用新型的传动还可以通过另一种方式实现，如图5和图6所示，所述动力输出端为连杆12，连杆12一端与旋杆9铰接，另一端与滑板5铰接与旋杆9构成曲柄连杆机构，同样可以实现本实用新型的目的。

本实施例中，所述滑槽座7上沿滑动方向设置有刻度线，可以对偏心距进行直观且定量的调整，便于数据的整理和记录。

本实施例中，所述弹性基体为弹性硅胶细胞培养腔14，弹性硅胶细胞培养腔四角上设置通孔，可通过在挡板和滑板上设置挂钩或销钉将弹性硅胶细胞培养腔挂在挡板和滑板之间，这种培养盒市面上可方便的买到，伸缩性能好。

本实施例中，还包括控制器15和驱动器16，控制器15、驱动器16和电机2依次电连接，控制器和驱动器可与机架固定，也可以设置到其他便于操作的地方，控制器用于输出控制信号，控制信号经过驱动器将功率放大，控制电机转角，进而控制拉伸频率和时间。

本实施例中，所述控制器15为计算机、单片机或可编程控制器。

本实施例中，所述电机2为步进电机，精度更高，可控性好。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：包括机架(1)和安装于机架(1)一端的电机(2)，机架(1)另一端固定设置挡板(3)，沿机架纵向设置导轨(4)，与导轨(4)滑动配合设置滑板(5)，所述滑板(5)和挡板(3)之间设置至少一个弹性基体，弹性基体一端与滑板(5)连接，另一端与挡板(3)连接；所述电机(2)的转轴沿周向固定配合设置滑槽座(7)，滑槽座(7)上设置有滑槽，与滑槽滑动配合设置滑臂(8)，形成偏心距可调的曲柄机构，滑臂(8)上还设置锁紧装置；所述曲柄机构的往复运动动力输出端与滑板(5)沿机架(1)纵向固定配合。

2.根据权利要求1所述的应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：所述滑臂(8)设置有轴向通孔，通孔内圆设置内螺纹，所述锁紧装置为内套于滑臂(8)的旋杆(9)，旋杆(9)外表面设置外螺纹与通孔的内螺纹配合，旋杆(9)尾端为凸台结构。

3.根据权利要求2所述的应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：滑板(5)与挡板(3)之间沿纵向设置复位弹簧(10)，所述动力输出端为顶杆(11)，顶杆(11)两端相互垂直构成L形结构，其水平端与滑板(5)沿纵向固定配合，其竖直端与旋杆(9)垂直并在复位弹簧(10)预紧力作用下紧贴旋杆(9)，与旋杆(9)构成曲柄顶杆机构。

4.根据权利要求3所述的应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：所述旋杆(9)与顶杆(11)的接触部沿周向固定配合设置轴承(13)。

5.根据权利要求2所述的应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：所述动力输出端为连杆(12)，连杆(12)一端与旋杆(9)铰接，另一端与滑板(5)铰接并与旋杆(9)构成曲柄连杆机构。

6.根据权利要求3至5任一项所述的应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：所述滑槽座(7)上沿滑动方向设置有刻度线。

7.根据权利要求6所述的应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：所述弹性基体为弹性硅胶细胞培养腔(14)。

8.根据权利要求7所述的应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：还包括控制器(15)和驱动器(16)，控制器(15)、驱动器(16)和电机(2)依次电连接。

9.根据权利要求8所述的应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：所述控制器(15)为计算机、单片机或可编程控制器。

10.根据权利要求9所述的应变连续可调的细胞拉伸装置，其特征在于：所述电机(2)为步进电机。

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